PL248964B1 - Układ i sposób odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie zapewnia układ do odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego charakteryzujący się tym, że posiada reaktor (1) zgazowania lub pirolizy materiału palnego (2), w którym umieszczony jest cylinder filtrujący (4) połączony z usytuowanym w jego osi rurociągiem wylotowym gazu odpylonego (5), przy czym na zewnętrznej powierzchni (6) cylindra filtrującego (4) znajduje się warstwa filtrująca (7), natomiast wewnątrz cylindra filtrującego (4) wbudowany jest aparat zdmuchujący (8) usytuowany obrotowo względem cylindra filtrującego (4) w jego osi, a aparat zdmuchujący (8) zbudowany jest z podłużnej dyszy szczelinowej (9) przylegającej do wewnętrznej powierzchni (10) cylindra filtrującego (4) połączonej z osiowo usytuowanym rurociągiem wlotowym (11) czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania (12). Zgłoszenie ujawnia również sposób odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego przeznaczony do energetycznego wykorzystania do produkcji energii elektrycznej i ciepła.

Znany jest z opisu patentowego PL175582, sposób oczyszczania i osuszania gazów ze zgazowanego materiału organicznego, polegający na tym, że gaz wstępnie odpyla się w cyklonie i schładza, a następnie usuwa z niego w dwóch etapach przez dwustopniową absorpcję części smolistych i pyłów oraz odparowanie wilgoci i innych niepożądanych składników, przy czym powstałe odpady pofiltracyjne, w tym toksyczne kondensaty i zanieczyszczony materiał filtracyjny, wymagający kosztownej utylizacji odprowadza się z instalacji i utylizuje się w oddzielnych instalacjach, gdyż nie nadają się one do odprowadzenia do kanalizacji.

Znane jest też rozwiązanie z opisu patentowego PL167362, polegające na tym, że substancje smoliste zawarte w gazie ze zgazowania podlegają rozkładowi w wysokiej temperaturze, wynoszącej 800-1000 C, z dodatkiem tlenu i w obecności katalizatora, a następnie gaz schładza się i oczyszcza z pozostałości substancji smolistych w skruberach. Niedogodnością opisanych sposobów, wymagających schłodzenia gazu, jest konieczność usunięcia wszystkich substancji kondensujących, gdyż w przeciwnym wypadku będą one osiadać na ściankach wewnętrznych rurociągów i zbiorników, powodując trudności eksploatacyjne. Skutkiem takiego podejścia jest obniżenie wartości opałowej gazu przez usunięcie wysokoenergetycznych składników smolistych oraz obniżenie entalpii gazu w wyniku jego schłodzenia.

Z kolejnego opisu patentowego PL220800 znany jest sposób i instalacja do ciągłego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej poprzez utylizację odpadów organicznych i/lub biomasy, polegający na tym, że materiał poddawany utylizacji, składający się z co najmniej jednego rodzaju odpadów, w postaci odpadów mokrych, zgromadzonych w zbiornikach odpadów mokrych (ZM1, ZM2), które suszy się w zespole suszarni (US) dla obniżenia zawartości wody poniżej 15% i/lub odpadów suchych, zgromadzonych w zbiornikach odpadów suchych (ZS1, ZS2), dozuje się do zbiornika buforowego (ZB), następnie odpady rozdrabnia się i miele w układzie rozdrabniania i mielenia odpadów (RM), a rozdrobnione i wymieszane odpady w mikrofalowym reaktorze pirolitycznym (RP) poddaje się pirolizie, poprzez podgrzanie do temperatury 500-800°C w atmosferze o kontrolowanej zawartości tlenu, w którym odpady rozkłada się na pozostałość stałą gromadzoną w zbiorniku pozostałości stałych (PS) i gazy pirolityczne kierowane do dalszego przetwarzania, po czym gazy pirolityczne w zespole wymienników ciepła, schładza się i osusza do wilgotności względnej poniżej 70%, a ochłodzone i osuszone gazy pirolityczne oczyszcza się w module odpylania i oczyszczania (MO) i zasila nimi silniki gazowe (SG), napędzające generatory energii elektrycznej (GN). Instalacja ma zbiornik buforowy (ZB), do którego podłączony jest poprzez podajnik i zespół suszami (US), co najmniej jeden zbiornik odpadów mokrych (ZM1, ZM2) oraz poprzez podajnik co najmniej jeden zbiornik odpadów suchych (ZS1, ZS2), za zbiornikiem buforowym (ZB) umieszczony jest układ rozdrabniania i mielenia odpadów (RM), a za nim mikrofalowy reaktor pirolityczny (RP) wyposażony w zbiornik pozostałości stałych (PS) i połączony poprzez zespół wymienników ciepła, moduł odpylania i oczyszczania (MO) wyposażony w zbiornik pyłów (ZP), z co najmniej jednym silnikiem gazowym (SG) napędzającym generator energii elektrycznej (GN).

Z jeszcze innego polskiego opisu patentowego PL230736 znany jest sposób oczyszczania gazów ze zgazowanego materiału palnego i układ do oczyszczania gazów ze zgazowanego materiału palnego, charakteryzujący się tym, że gaz ze zgazowanego materiału palnego, w zgazowarce, o temperaturze co najmniej 350°C odpyla się w cyklonie, a następnie rozpyla się w nim sorbent w kanale doprowadzającym gaz reaktora oczyszczającego, wyposażonego w elementy filtrujące, na których sorbent wytwarza warstwę filtrującą, absorbuje z gazu związki chloru i siarki, które wraz z pozostałymi cząstkami stałymi i częścią nie przereagowanego sorbentu, okresowo zdmuchuje się za pomocą gazu z powierzchni elementów filtracyjnych do leja zsypowego reaktora i usuwa do pojemnika pod reaktorem, a z niego za pomocą transportera ślimakowego wraz ze strumieniem materiału palnego i produktów odpylania gazów z cyklonu podaje się je do zgazowania w komorze zgazowarki, z tym że oczyszczony gaz z komory reaktora kieruje się poprzez kanał wylotowy do komory spalania turbiny gazowej lub do palnika gazowego kotła. Układ posiada zgazowarkę materiału palnego z komorą zgazowania, połączoną poprzez kanał łączący z cyklonem odpylania gazu, którego wylot, poprzez kanał doprowadzający, jest połączony z komorą reaktora, oczyszczającego wyposażoną w elementy filtrujące, z tym że z kanałem doprowadzającym współpracuje układ rozpylania sorbentu w gazach ze zgazowania, który na elementach filtracyjnych wytwarza warstwę filtrującą, absorbując z gazu związki chloru i siarki w postaci nieszkodliwe dla środowiska sole, przy czym w górnej części komory reaktora są zabudowane wloty czynnika gazowego, współpracującego układu zdmuchiwania warstwy filtrującej soli z elementów filtrujących, a u dołu pod lejem zsypowym posiada zabudowany podajnik celkowy odprowadzający; zdmuchiwane sole, nie przereagowany sorbent wraz z pozostałymi cząstkami stałymi, do usytuowanego pod nim pojemnika, z którego transporter ślimakowy współpracujący również z podajnikiem celkowym zabudowanym na leju zsypowym produktów odpylania gazów z cyklonu, doprowadza do komory zgazowania zgazowarki te produkty odpylania i oczyszczania gazu wraz ze strumieniem paliwa podawanego do zgazowania, natomiast w części górnej komora reaktora współpracuje z kanałem wylotowym odprowadzającym oczyszczone gazy do komory spalania turbiny gazowej lub do palnika gazowego kotła.

Z niemieckiego zgłoszenia patentowego DE102006017680 znany jest sposób oczyszczania gazów z jednostki zgazowania, składającego się z etapów: zgazowania paliwa do surowego gazu syntezowego zawierającego tlenek węgla i parę wodną w reaktorze zgazowania w obecności związku zawierającego wapń i pary. Usuwanie związków halogenowych z surowego gazu syntezowego. Katalityczna konwersja tlenku węgla i pary wodnej w surowym gazie syntezowym na dwutlenek węgla i wodór w etapie konwersji woda-gaz w celu uzyskania przetworzonego gazu. Kontaktowanie gazu zmiany biegów ze stałym sorbentem siarkowym. Regeneracja sorbentu dla stałej siarki poprzez przepuszczenie strumienia pary przez stały sorbent siarki w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu przekonwertowanego gazu w celu uzyskania strumienia pary zawierającej siarkowodór. Przeniesienie strumienia par zawierających siarkowodór ze stałego sorbentu siarkowego bezpośrednio do reaktora zgazowania i usunięcie oczyszczonego gazu przeliczonego ze stałego sorbentu siarkowego.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego i układu do oczyszczania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego, pozbawionego wyżej wymienionych wad, gdzie ostatecznym produktem ze zgazowania lub pirolizy materiału organicznego jest gaz oczyszczony w takim stopniu, że jego spalanie nie będzie powodowało powstawania emisji pyłu większej, niż spalanie gazu ziemnego.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest układ do odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego, który posiada reaktor zgazowania lub pirolizy materiału palnego, w którym umieszczony jest cylinder filtrujący połączony z usytuowanym w jego osi rurociągiem wylotowym gazu odpylonego, przy czym na zewnętrznej powierzchni cylindra filtrującego znajduje się warstwa filtrująca, natomiast wewnątrz cylindra filtrującego wbudowany jest aparat zdmuchujący usytuowany obrotowo względem cylindra filtrującego w jego osi, a aparat zdmuchujący zbudowany jest z podłużnej dyszy szczelinowej przylegającej do z wewnętrznej powierzchni cylindra filtrującego połączoną z osiowo usytuowanym rurociągiem wlotowym czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest również sposób odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego polegający na tym, że w komorze reaktora w temperaturze co najmniej 350°C odpyla się gaz pobierany z wnętrza komory reaktora za pomocą wysokotemperaturowego cylindra filtrującego zabudowanego wewnątrz komory reaktora na jej wylocie, na którego zewnętrznej powierzchni cząstki pyłu wytwarzają warstw filtrującą, która z kolei dla zapewnienia stałych oporów przepływu gazu jest zdmuchiwana w sposób ciągły za pomocą obrotowego aparatu zdmuchującego wyposażonego w liniową dyszę szczelinową przylegającą do wewnętrznej powierzchni cylindra filtrującego poprzez przepływ pary przegrzanej i strącane są cząstki pyłu z powrotem do komory reaktora, natomiast odpylony gaz z komory reaktora kieruje się poprzez rurociąg wylotowy do instalacji i do wykorzystania energetycznego.

Korzystnie czynnikiem zdmuchującym może być para wodna przegrzana, gaz obojętny lub inny gaz palny a także sprężone powietrze.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w przykładach jego wykonania oraz na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia układ odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego.

Przykład 1

Układ według wynalazku posiadający komorę reaktora 1 zgazowania lub pirolizy materiału palnego 2, cylinder filtrujący 4 wykonany z materiału filtracyjnego o wysokiej temperaturze roboczej, a także inne znane elementy armatury jak; rurociągi, pompy, uszczelnienia ślizgowe, zawory i aparaturę kontrolno-pomiarową.

Układ stanowi nieruchomą komorę reaktora 1 zgazowania lub pirolizy, z której zapylony gaz 3 z przetwarzanego termicznie materiału palnego 2 wyprowadza się na zewnątrz do dalszych elementów instalacji poprzez wysokotemperaturowy cylinder filtrujący 4, połączony z usytuowanym w jego osi rurociągiem wylotowym gazu odpylonego 5, z tym że na powierzchni zewnętrznej 6 tego cylindra osadzający się pył wytwarza warstwę filtrującą 7, przy czym wewnątrz cylindra filtrującego 4 jest zabudowany aparat zdmuchujący 8, usytuowany obrotowo względem nieruchomego cylindra filtrującego 4 w jego osi, w którego skład wchodzi podłużna dysza szczelinowa 9 przylegająca do jego wewnętrznej powierzchni 10, połączona z osiowo usytuowanym rurociągiem wlotowym 11 czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania 12 osadzonej warstwy filtrującej 7 pyłu, przy czym pył strącony z powierzchni zewnętrznej 6 cylindra filtrującego 4 w wyniku obrotu aparatu zdmuchującego 8 względem nieruchomego cylindra filtrującego 4 trafia z powrotem do materiału palnego 2 zaś czynnikiem gazowym ciągłego zdmuchiwania 12 jest para przegrzana.

Przykład 2

Układ według wynalazku wskazany w innym przykładzie wykonania na rysunku charakteryzuje się tym, że posiada reaktor 1 materiału palnego 2 z obrotową komorą zgazowania lub pirolizy, z której zapylony gaz 3 z przetwarzanego termicznie materiału palnego 2 wyprowadza się na zewnątrz do dalszych elementów instalacji poprzez wysokotemperaturowy cylinder filtrujący 4, połączony ślizgowo z usytuowanym w jego osi rurociągiem wylotowym gazu odpylonego 5, z tym że na powierzchni zewnętrznej 6 tego cylindra osadzający się pył wytwarza warstwę filtrującą 7, przy czym wewnątrz cylindra filtrującego 4 jest zabudowany aparat zdmuchujący 8, usytuowany współosiowo względem obracającego się cylindra filtrującego 4, w którego skład wchodzi podłużna dysza szczelinowa 9 przylegająca do jego wewnętrznej powierzchni 10, połączona z osiowo usytuowanym rurociągiem wlotowym 11 czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania 12 osadzonej warstwy filtrującej 7 pyłu, przy czym pył strącony z powierzchni zewnętrznej 6 cylindra filtrującego 4 w wyniku obrotu cylindra filtrującego 4 względem nieruchomego aparatu zdmuchującego trafia z powrotem do materiału palnego 2 zaś czynnikiem gazowym ciągłego zdmuchiwania 12 jest gaz obojętny.

Sposób według wynalazku posiada tę zaletę, że pozwala na wykorzystanie entalpii gazu opuszczającego komorę reakcyjną, a także dzięki pozostawieniu w składzie gazu substancji smolistych, uzyskanie wyższej wartości opałowej powstającego gazu przeznaczonego do spalania.

Zaletą układu według wynalazku jest jego prosta i zwarta budowa co czyni go łatwym i tanim w wykonaniu i eksploatacji, a ze względu na kompaktową budowę unika się strat ciepła, tak że wzrasta efektywność pracy i maleją koszty eksploatacyjne. Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów z zgazowania lub pirolizy materiału palnego i układ do oczyszczania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego pokazany w przykładzie wykonania na rysunku schematycznie.

Sposób według wynalazku, polega na tym, że gaz powstały ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego w komorze reaktora, w temperaturze co najmniej 350°C odpyla się za pomocą wysokotemperaturowego cylindra filtrującego zabudowanego wewnątrz komory reaktora na jej wylocie, na którego zewnętrznej powierzchni cząstki pyłu wytwarzają warstwę filtrującą, która dla zapewnienia stałych oporów przepływu gazu, jest zdmuchiwana w sposób ciągły za pomocą obrotowo usytuowanego względem cylindra filtrującego aparatu zdmuchującego, wyposażonego w liniową dyszę szczelinową, przylegającą do wewnętrznej powierzchni cylindra filtrującego przez przepływ pary przegrzanej lub innego czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania, strącając cząstki pyłu z powrotem do komory reaktora a odpylony gaz z komory reaktora kieruje się poprzez kanał wylotowy do dalszych elementów instalacji, do wykorzystania energetycznego.

Claims (3)

1. Układ do odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego znamienny tym, że posiada reaktor (1) zgazowania lub pirolizy materiału palnego (2), w którym umieszczony jest cylinder filtrujący (4) połączony z usytuowanym w jego osi rurociągiem wylotowym gazu odpylonego (5), przy czym na zewnętrznej powierzchni (6) cylindra filtrującego (4) znajduje się warstwa filtrująca (7), natomiast wewnątrz cylindra filtrującego (4) wbudowany j est aparat zdmuchujący (8) usytuowany obrotowo względem cylindra filtrującego (4) w jego osi, a aparat zdmuchujący (8) zbudowany jest z podłużnej dyszy szczelinowej (9) przylegającej do wewnętrznej powierzchni (10) cylindra filtrującego (4) połączonej z osiowo usytuowanym rurociągiem wlotowym (11) czynnika gazowego ciągłego zdmuchiwania (12).

2. Sposób odpylania gazów ze zgazowania lub pirolizy materiału palnego znamienny tym, że w komorze reaktora (1) w temperaturze co najmniej 350°C odpyla się gaz (3) pobierany z wnętrza komory reaktora (1) za pomocą wysokotemperaturowego cylindra filtrującego (4) zabudowanego wewnątrz komory reaktora (1) na jej wylocie, na którego zewnętrznej powierzchni (6)

PL 248964 Β1 cząstki pyłu wytwarzają warstwę filtrującą (7), która z kolei dla zapewnienia stałych oporów przepływu gazu (3) jest zdmuchiwana w sposób ciągły za pomocą obrotowego aparatu zdmuchującego (8) wyposażonego w liniową dyszę szczelinową (9) przylegającą do wewnętrznej powierzchni (10) cylindra filtrującego (4) poprzez przepływ pary przegrzanej i strącane są cząstki pyłu z powrotem do komory reaktora (1), natomiast odpylony gaz (3) z komory reaktora (1) kieruje się poprzez rurociąg wylotowy (5) do instalacji i do wykorzystania energetycznego.

3. Sposób według zastrzeżenia 2 znamienny tym, że czynnikiem zdmuchującym może być para wodna przegrzana, gaz obojętny lub inny gaz palny a także sprężone powietrze.